高中 | 游标卡尺的读数和使用 题目答案及解析

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选修3-1

第二章 恒定电流

2.6 导体的电阻

游标卡尺的读数和使用

为验证动量守恒定律,小华同学设计了如图所示的装置,固定的倾斜轨道$AB$与直轨道$BC$平滑连接,光电门$1$与光电门$2$固定在轨道$BC$上。质量分别为$m_{1}$$m_{2}$的正方体小钢块$a$$b$(未画出)与$BC$间的动摩擦因数均相同。

用游标卡尺测量小钢块$a$$b$的边长分别为$d_{1}$$d_{2}$,若测得小钢块$a$的边长示数如图乙所示,则其边长为                 $\;\rm cm$

[["$2.040$"]]

游标卡尺的读书为$20\;\rm mm+0.05\;\rm mm\times8=20.40\;\rm mm=2.040\;\rm cm$

如图甲所示,让$a$$A$处释放,经过光电门$1$$2$的挡光时间分别为$11.00\;\rm ms$$10.00\;\rm ms$,则应将                 (选填“$B$”或“$C$”)端调高,如此反复调整直至$a$经过光电门$1$$2$的挡光时间相等为止。

[["$C$"]]

由于$11.00\;\rm ms\gt 10.00\;ms$

说明$a$经过光电门$1$的速度小于经过光电门$2$的速度,$a$做加速运动,需将$C$端调高。

$b$静置于直轨道$BC$上的$O_{2}$处,$a$从倾斜轨道$AB$$O_{1}$处释放,$a$先后连续通过光电门$1$$2$的挡光时间分别为$t$$t_{1}$$b$通过光电门$2$的挡光时间为$t_{2}$。若在实验误差允许的范围内,满足关系式                 (用题中所给的物理量符号表示),则说明$a$$b$碰撞过程动量守恒:满足关系式$\dfrac{d_{2}}{t_{2}} =$                 (用$d_{1}$$t$$t_{1}$表示),则说明$a$$b$间的碰撞是弹性碰撞。

[["$\\dfrac{m_{1}d_{1}}{t}= \\dfrac{m_{1}d_{1}}{t_{1}}+\\dfrac{m_{2}d_{2}}{t_{2}}$","$\\dfrac{d_{1}}{t}+\\dfrac{d_{1}}{t_{1}}$"]]

根据极短时间内的平均速度表示瞬时速度,$a$碰撞前后的速度大小分别为$v=\dfrac{d_{1}}{t}$$v=\dfrac{d_{1}}{t_{1}}$

$b$碰撞后的速度大小为$v_{2}=\dfrac{d_{2}}{t_{2}}$

$a$$b$碰撞过程动量守恒,则应满足$m_{1}v=m_{1}v_{1}+m_{2}v_{2}$

可得$\dfrac{m_{1}d_{1}}{t}=\dfrac{m_{1}d_{1}}{t_{1}}+\dfrac{m_{2}d_{2}}{t_{2}}$

$a$$b$碰撞过程是弹性碰撞,则还需满足机械能守恒,即$\dfrac{1}{2}m_{1}v^{2}=\dfrac{1}{2}m_{1}v_{1}^{2}+\dfrac{1}{2}m_{2}v_{2}^{2}$

联立解得$v_{2}=v+v_{1}$

$\dfrac{d_{2}}{t_{2}}=\dfrac{d_{1}}{t}+\dfrac{d_{1}}{t_{1}}$

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